Kjernefunksjonen til omvendt osmosemembraner er å oppnå effektiv separasjon av vann og oppløste stoffer gjennom høy-trykkdrift, og derved oppnå høy-rent produktvann. Dets grunnleggende prinsipp er å bruke en semi-permeabel membran som lar bare vannmolekyler passere gjennom mens de blokkerer oppløste salter, tungmetallioner, organisk materiale og mikroorganismer, og dermed oppnår dyp rensing.
Ved vannrensing kan omvendt osmose-membraner redusere TDS (Total Dissolved Solids), hardhet og tungmetallinnhold i vann betydelig, og transformere råvann til rent drikkevann. Denne funksjonen er mye brukt i husholdningsvannrensere, industriell produksjon av rent vann og laboratoriesystemer for ultrarent vann, spesielt egnet for scenarier med dårlig vannkvalitet eller høye krav til renhet.
I industrielle applikasjoner brukes omvendt osmosemembraner ikke bare for vannproduksjon, men også for stabil tilførsel av prosessvann. Elektronikkindustrien krever for eksempel ultrarent vann for sponrensing, kraftindustrien trenger kjelematevann, og den kjemiske industrien bruker det til separering og konsentrasjon av løsemidler og løsning. Stabile avsaltningsevner sikrer stabilitet i produksjonsprosesser og produktkvalitet.
Videre har omvendt osmose-membraner også ressursgjenvinning og miljøvernfunksjoner. Ved behandling av avløpsvann kan det muliggjøre dyp gjenbruk av avløpsvann, og redusere utslipp; ved avsalting av sjøvann kan det omdanne sjøvann til ferskvannsressurser. Med økende krav til vannbevaring og miljøvern, fortsetter bruken av denne funksjonen å utvide globalt.